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HAPS・超小型衛星用光通信機器の開発

概要成果研究メンバー

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HAPS・超小型衛星用光通信機器の開発

NTNプラットフォームに向けた超小型高速光通信機器開発

宇宙通信システム研究室では、

多様なタイプのプラットフォーム（小さなドローンから大きな衛星まで）への搭載
多様な光通信シナリオ（固定地上リンクから移動プラットフォームまで）への適用
多様な条件や距離（短距離リンクから宇宙に広がる長距離リンクまで）での通信

を考慮した光通信システムの研究開発を行っています。
これらのようなさまざまな条件に適合しつつ最適なソリューションを実現できるように、光通信端末が備えるべき機能を整理していくことで、NICTでは現在2種類の端末について研究に取り組んでいます。
この2種類の光通信端末は、フルトランシーバー（FX）と呼ぶ端末と、シンプルトランスポンダー（ST）と呼ぶ端末です。

フルトランシーバー（FX）：高速、長距離、双方向リンクなど必要な機能を備えた端末
シンプルトランスポンダー（ST）：寸法、質量、電力など、FXの一部機能を抑えた端末

またそれらの光変復調器の伝送レートは、以下を想定しています。

多様な通信路特性に適応するための、0.6～10Gbpsの伝送レートの可変性
波長の異なる複数の光信号を利用した数100Gbps～数Tbpsでの超高速大容量伝送の光通信の実現

これらの研究を通じて、地上から宇宙までをシームレスにつなぐ高度な情報通信ネットワークの実現を目指しています。

成果

Alberto Carrasco-Casado, Koichi Shiratama, Dimitar Kolev, Phuc V. Trinh, Femi Ishola, Tetsuharu Fuse and Morio Toyoshima, "Development of a miniaturized CubeSat’s 2-W EDFA for 2 space laser communications," MDPI Electronics (2022) (currently in peer review process)
Alberto Carrasco-Casado, Koichi Shiratama, Phuc V. Trinh, Dimitar Kolev, Femi Ishola, Tetsuharu Fuse, Hiroyuki Tsuji and Morio Toyoshima, "NICT's versatile miniaturized lasercom terminals for moving platforms," 2022 IEEE International Conference on Space Optical Systems and Applications (ICSOS) Pages 213-217 (2022) https://doi.org/10.1109/ICSOS53063.2022.9749711
Alberto Carrasco-Casado, Koichi Shiratama, Phuc V. Trinh, Dimitar Kolev, Yasushi Munemasa, Tetsuharu Fuse, Hiroyuki Tsuji and Morio Toyoshima, "Development of a miniaturized laser-communication terminal for small satellites," Acta Astronautica, Volume 197, Pages 1-5 (2022) https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2022.05.011
Alberto Carrasco-Casado, Koichi Shiratama, Dimitar Kolev, Phuc V. Trinh, Tetsuharu Fuse, Hiroyuki Tsuji, Shingo Fuse, Koji Kawaguchi, Yusuke Hashimoto, Masamitsu Hyodo, Takashi Sakamoto, Terufusa Kunisada and Morio Toyoshima, "Prototype Development and Validation of a Beam-Divergence Control System for Free-Space Laser Communications," Frontiers in Physics, Volume 10 (2022) https://doi.org/10.3389/fphy.2022.878488
Alberto Carrasco-Casado, "Free-space Laser Communications for Small Moving Platforms,” M4I.1. San Diego, California, United States: Optical Fiber Communication Conference (2022) (invited paper) https://ieeexplore.ieee.org/document/9748739
Alberto Carrasco-Casado, “Development of a miniaturized laser-communication terminal for small satellites,” International Astronautical Congress (IAC) (2021) https://iafastro.directory/iac/paper/id/65422/summary/
Alberto Carrasco-Casado, “Ultra-fast laser communications will open a new world of possibilities for CubeSats,” NICT News (2021) https://www.nict.go.jp/en/data/nict-news/NICT_NEWS485/book/
Alberto Carrasco-Casado, “High-speed communications with CubeSats,” Nikkan Kogyo Shimbun (2020) https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00576930
Alberto Carrasco-Casado, Phong Xuan Do, Dimitar Kolev, Takayuki Hosonuma, Koichi Shiratama, Hiroo Kunimori, Phuc V. Trinh, Yuma Abe, Shinichi Nakasuka and Morio Toyoshima, "Intersatellite-Link Demonstration Mission between CubeSOTA (LEO CubeSat) and ETS9-HICALI (GEO Satellite)," 2019 IEEE International Conference on Space Optical Systems and Applications (ICSOS) Pages 1-5 (2019) https://doi.org/10.1109/ICSOS45490.2019.8978975
Alberto Carrasco-Casado, Abhijit Biswas, Renny Fields, Brian Grefenstette, Fiona Harrison, Suzana Sburlan and Morio Toyoshima, "Optical communication on CubeSats — Enabling the next era in space science," 2017 IEEE International Conference on Space Optical Systems and Applications (ICSOS) Pages 46-52 (2017) https://doi.org/10.1109/ICSOS.2017.8357210